一.背景说明
用户反映某课程视频(mp4格式)从打开播放器到第一帧画面显示,加载时间过长,影响观看体验。
二.时间埋点
1.定位耗时问题,最直接的方法是在关键节点埋点,打印时间戳,找出耗时操作。项目使用的是IJKPlayer
,需要注意的是埋点前需要关闭ffmpeg
的打印日志,打印大量的日志会很耗性能(ffmpeg
在给mp4文件创建索引表时会打印大量ctts,sttz等信息):
[IJKFFMoviePlayerController setLogLevel:k_IJK_LOG_DEBUG];
//改成Silent模式
[IJKFFMoviePlayerController setLogLevel:k_IJK_LOG_SILENT];
埋点代码如下(精确到毫秒):
struct tm *ptm;
struct timeb stTimeb;
ftime(&stTimeb);
ptm = localtime(&stTimeb.time);
printf("0:Local time is:%02d-%02d %02d:%02d:%02d.%03d\n",
ptm->tm_mon+1, ptm->tm_mday, ptm->tm_hour, ptm->tm_min, ptm->tm_sec, stTimeb.millitm);
2.在ffplay
初始化到第一帧画面显示之间埋点。几个重要函数如下:
stream_open
:ffplay
入口函数。
avformat_open_input
:用于打开多媒体数据并且获得相关信息。
av_read_frame
:从文件中读取出AVPacket
。
decode_video_internal
:将AVPacket
视频包送入VideoToolBox
中解码。
VTDecoderCallback
:VideoToolBox
解码完成的回调函数,此函数将解码后的YUV数据送入OpenGL ES中渲染出画面。
3.分别在本地模式和在线模式,打印时间戳:
3.png纵向对比:在线模式下,首帧显示总耗时为4.967秒,速度较慢。其中
avformat_open_input
函数占总耗时的94%左右。本地模式下,首帧显示总耗时为0.257秒,速度较快。其中avformat_open_input
函数占总耗时的34%左右。横向对比:在线模式下,
avformat_open_input
函数的耗时为4.668秒,本地模式下为0.088秒,相差4.58秒。
三、分析avformat_open_input
函数
1.avformat_open_input
函数是ffmpeg
框架中libavformat
库的核心函数,作用是打开一个输入流并且读它的头部信息。函数内部做了3件事:
a.分配一个
AVFormatContext
的实例。b.调用
init_input
函数初始化输入流的信息。这里会初始化AVInputFormat
。c.根据上一步初始化好的
AVInputFormat
的类型,调用它的read_header
方法,读取文件头。
2. 从以上流程看,a.c的逻辑在本地播放与在线播放一致,所以不是耗时操作。而b中初始化流信息,需要根据探测到的视频格式向服务器端请求视频头部信息。
四、分析视频结构
1.请求视频头部信息。在mp4格式下即为请求moov数据。使用Media Parser
解析问题视频如下:
WX20200426-185823@2x.png
ftyp(32个字节):描述的文件的版本、兼容协议等
free(8个字节):未知box。
mdat(220572275个字节):实际媒体数据。解码播放的数据都在这里面。
moov(2310446个字节):container box.不包含具体媒体数据,但包含本文件中所有媒体数据的宏观描述信息。
2.从图中可以看出,moov在视频文件尾部。本地播放时,通过指针可快速定位到moov;在线播放则需要先加载一部分头部数据,如fytp,free,madat等,计算出moov的偏移量,再通过Http Range Bytes请求moov数据.
2.moov数据有2310446个字节,约2.2M。在线播放时avformat_open_input
需请求全部的moov数据,建立索引表后,再解析音视频数据。本地播放无需网络请求。
五、结论及解决方案
1.mp4的结构特性是导致长视频首帧显示过慢的主要原因。
播放mp4音视频数据前需要先加载moov数据,moov的大小和视频长度成正比(如问题视频为长度为46分01秒,moov数据约2.2M)。在网络较差的情况下,加载moov数据会耗费较长时间。
解决方案:避免加载体积过大的视频头。
a.拆分长视频成数个短视频。如46分钟左右的视频可拆分为3个15分钟左右的短视频。减少moov的长度。
ffmpeg -ss 00:00:00 -t 00:15:00 -i test.mp4 -vcodec copy -acodec copy output.mp4
b.使用轻量级格式,如分段FLV(爱奇艺,优酷),DASH(YouTube,B站)等方案。
2.moov
在视频文件尾部,多了一次seek请求操作。相对于第一点,影响较小。
解决方案:服务器端将moov
从文件尾部移到ftyp
后面,ffmpeg命令行如下:
ffmpeg -i input.mp4 -c:a copy -c:v copy -movflags +faststart output.mp4
3.预加载,在适当时机提前加载视频头部数据,写入本地文件,播放器从本地读取数据,快速构建索引表,进入首帧解码。
可参考KTVHTTPCache缓存方案。需要注意的是:
a.moov box在头部位置,否则加载不到。
b.moov box数据量不能过大(长视频),比如moov box 数据量有好几M,预加载1M,意义不大。
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